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中国研制临近空间浮空器替代卫星 走在世界前沿

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2017-03-02 23:19   

来源:中国航空报  我要评论 0

    核心提示:资料图:随着遥感技术发展,高空浮空器飞行成本低观测效果好,可协助交通指挥和发现城市火灾等,还能在国防上进行雷达预警等,能更好的完成...

中国研制临近空间浮空器替代卫星 走在世界前沿

资料图:随着遥感技术发展,高空浮空器飞行成本低观测效果好,可协助交通指挥和发现城市火灾等,还能在国防上进行雷达预警等,能更好的完成现在部分低轨道卫星任务。

近百年来,虽然世界各国没有停止过以各种方法对临近空间的探索,但其一直处于不瘟不火的状态,然而最近十几年,临近空间经济(以下简称“临空经济”)活动日益成为一个世界性的热门话题。由于对临近空间潜在的巨大商业、政治和军事利益有了更为深刻的认识,包括美国、俄罗斯、英国、德国、日本等在内的发达国家都加大了对临近空间进行探索的力度和频率,纷纷展开各类临近空间可操纵浮空器的研制。不过,由于受到基础理论、技术方法等方面的制约,上述国家的多项临近空间可操纵浮空飞行器(或称“平流层飞艇”)开发计划要么阻力重重停滞不前,要么彻底偃旗息鼓。与众不同的是,在这个过程中,中国科学家大胆创新、默默耕耘,从探索和重建基础科学理论入手,在临近空间可操纵浮空器的构造、材料、控制、信息获取和通信方法等方面,开辟了一条全新的可行之路,使中国在该领域的研究与创造开始走在世界的前沿

关于临近空间的定义,目前各国的共识是指海拔高度在20~100千米的空域范围。由于这个空域的空气过于稀薄,以致大多数飞机都无法在该空域飞行。而相对于卫星来说该空域的万有引力又显得过大,卫星无法在这个空域某一高度的轨道上环绕地球运行。因此,目前还没有任何人造的可操纵飞行器能在该空域长航时飞行或定点驻留。

最近十几年里,以美国、俄罗斯、英国、德国、日本等发达国家为代表的许多国家都加快了对临近空间进行探索利用的步伐,临空经济如今已成为世界范围内的一个热门话题。之所以出现这种现象,是因为各国越来越透彻地认识到,能否充分开发和利用临近空间,关乎国家的科技竞争力、经济、政治、国防安全,和一个国家未来在空天一体化发展进程中所处的位置。

从经济上来讲,临近空间开发利用的目的之一,是通过布置在该空域的临近空间可操纵浮空器(Near Space Controllable Aerostat)来替代亚轨道卫星部分功能,完成各种以前只能靠卫星才能完成的工作,比如农作物产量估计、天气预报、恶劣天气预警、大地观测、通信中继等,从而大大降低业务成本和提高综合效益。而从国防安全方面来讲,临近空间可操纵浮空器能够凭借高度上的优势,用于早期预警、战时通信保障或攻击平台等。尤其重要的是,临近空间可操纵浮空器作为空、天飞行器之间的协作中继,弥补空天一体化的作业缝隙。由此不难看出,临近空间对于人类未来的发展有着非常重大的意义,也必将是人类探索和利用天空的下一站。

不过,要想开发和利用临近空间,就必须全面地了解和认识临近空间自然环境方方面面的细节,其前提就是人类要能够往返和长期驻留在临近空间,这是必须要迈出的第一步。然而也就是这第一步,让许多国家的科学家们绞尽脑汁仍不得其门而入,这也是为什么虽然前后经历了近一个世纪,人类对临近空间的探索利用的成效仍然微乎其微的根本原因。

要从地面往返临近空间并长期驻留在这个空域,各类难于有效操纵的高空气球显然不能担此大任,必须要有能够同时适应对流层和平流层这两种显著不同大气环境的临近空间可操纵浮空器。关于临近空间可操纵浮空器的研究,美国仰仗其雄厚的航空航天科技实力和财力,先后提出并实施了“高空哨兵 ”(HiSentinel)、“高空长航时飞艇验证艇”(HALE-D)等多个临近空间可操纵浮空器研制项目。然而时至今日,这些耗资巨大、费尽周折的项目仍无一获得成功。

2012年10月美国《航宇日报》报道,由于“已困扰研究人员数十年的高空飞艇仍然没有明确可行的方法来解决诸多技术困难”,因此美国研制多个平流层飞艇项目都陆续中止了。日本对其“同温层平台”临近空间可操纵浮空器项目投入了巨资,而实验情况与美国项目也大同小异。世界各国科技人员在探索临近空间可操纵浮空器过程中付出的努力固然令人钦佩,但在航空航天技术已十分发达的今天,人类仍然未能创造出具有实用意义的临近空间可操纵浮空器,却是不争的事实。

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关键词阅读: 浮空器 中国 卫星
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